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长距离引水隧洞TBM施工通风数值模拟
| 论文题名： | 长距离引水隧洞TBM施工通风数值模拟 |
| 关键词： | 引水隧洞;施工通风;气体参数;粘性湍流;隧洞通风;数值模拟 |
| 摘要： | 长距离引水隧洞TBM施工通风是多种气体参数相互影响的复杂的三维粘性湍流运动过程，而传统施工通风设计计算主要通过隧洞通风一维常规计算理论和施工设计人员的经验来确定，传统通风方案的确定存在一定的经验性。为此，有必要利用CFD对长距离引水隧洞。IBM施工三维通风进行模拟，从而合理优化施工通风参数和资源配置，以期为隧洞通风设计提供理论和参考。 本文建立了三维稳态RNGK-ε通风模型，ε方程中考虑了风流流动中的各向异性湍流和不平衡应变率的影响，对ε方程源项进行了修正。利用压力修正法中的SIMPLE算法对长距离引水隧洞TBM施工通风数学模型进行求解。 通过与黄儒钦等人的长距离压入式通风模型实验结果进行对比，验证了数值模拟求解的可靠性。以新疆八十一大坂引水隧洞TBM施工为例，在考虑沿程风管漏风，局部阻力和沿程摩擦阻力的影响下，分别对5km、6.5kin、8km、9.5km、11km和12.5kin的长距离引水隧洞TBM施工通风进行了三维动态模拟。模拟结果表明: (1)工作面附近区域存在射流区、回流区和涡流区；在远离工作面的沿程区域内，洞内风流呈现中间风速大，周边风速小的分布；漏风口附近，风速较大，湍流动能较大；洞内风速与漏风口附近风速相比较低，湍流动能较小。 (2)当风管与隧洞之间的压差高于一定值时，漏风率基本保持不变；当低于此值时，漏风率随压差的增大而呈对数函数增长。 (3)从风管进口到工作面，漏风率沿程呈抛物线降低趋势；漏风量沿程近似呈线性降低趋势。 (4)风管风量、风速自风管进口向工作面沿程呈指数趋势下降，风管风压沿程逐渐降低；隧洞内风流从工作面朝向隧洞出口回流，但是由于风管沿程漏风，使得隧洞内风量、风速自工作面向隧洞出口隧洞沿程逐渐增大，而洞内风压逐渐降低。 (5)通过对不同掘进长度的引水隧洞TBM三维动态施工通风进行模拟，合理优化了施工通风方案。 |
| 作者： | 陈红超 |
| 专业： | 环境工程 |
| 导师： | 王晓玲 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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